IMU、VIO 和 SLAM
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机器人、无人机、自动驾驶等系统都需要回答一个核心问题:
“我在哪里?我正在怎么运动?周围环境是什么样?”
这三个问题就对应
- IMU:感知自身运动
- VIO:估计自身运动轨迹
- SLAM:定位 + 建地图
IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量单元)
IMU 包含
- 加速度计:测量沿三个方向的加速度
- 陀螺仪:测量绕三个轴旋转的角速度
- 磁力计(可选):测量绝对航向
加速度积分得到速度,速度再次积分就可以得到位置
优点:采样更新频率高,100-1000 hz 都有
缺点:误差累积,时间越久位置越飘
加速度积分得到速度,速度再次积分就可以得到位置
VIO(Visual-Inertial Odometry,视觉惯性里程计)
VIO本质是一个完整的工程系统,结合 Camera 和 IMU 估计设备运动,相比于 IMU 更估计的位置和姿态更准确
摄像头用来观测环境中特征点的变化,IMU测量快速旋转和加速度,两个融合互补,实时估计设备的位置和姿态
VIO本质是一个完整的工程系统而不是算法

优点:比单独使用摄像头更稳定,比单独使用 IMU 更不容易漂移
缺点:长时间运行仍会累积误差;光线差、画面模糊或环境纹理少时可能失效
SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,同步定位与建图)
类型:视觉SLAM(camera),激光SLAM(LiDAR),视觉惯性SLAM(camera和IMU)
SLAM 可以在定位基础上建立地图,并修正长期漂移(回环检测)
回环检测解决的是长时间运行会漂移问题,可以把当前位置和旧地图匹配然后修正整个轨迹

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